具有通向多个蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统技术方案

制冷系统10具有：(a)流体密封循环回路11，包括压缩机12、冷凝器14和蒸发器18，蒸发器18具有至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有入口36，循环回路11还配置成利用设置在蒸发器18内且处于蒸发器出口34上游的制冷剂状态传感器44来测量制冷剂的状态；以及基于测量的蒸发器18内的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器18的流动，以及(b)控制器40，用于基于测量的蒸发器18内处于蒸发器出口34上游的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器(18)流动的速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本国际申请要求于2015年2月5日提交的专利技术名称为“具有通向多个蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统”的第14/614,693号美国专利申请的优先权，该申请要求于2014年2月7日提交的专利技术名称为“具有通向多个膨胀式蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统”的第61/937,033号美国专利申请以及于2014年5月15日提交的专利技术名称为“具有加温特性的制冷系统”的第61/993,865号美国专利申请的优先权，以上申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
包括压缩机、冷凝器和蒸发器的制冷系统具有各种各样的配置。这些配置中最常见的通常被称为“直接膨胀式系统”。在直接膨胀式系统中，制冷剂蒸汽在压缩机中被加压、在冷凝器中被液化并且允许在蒸发器中被汽化，然后流回压缩机。在直接膨胀式系统中，从蒸发器排出的制冷剂蒸汽中的过热量几乎专门用作控制参数。直接膨胀式系统在干燥条件下通过约20％至30％的蒸发器进行操作而产生过热。该控制方法的问题在于过热控制受到接近的温差、宽的翅片间距或节距、轻负荷和含水量导致的负面影响。为了能够获得等位面，蒸发器必须增大20％至30％。另外，过热控制在低温系统中，诸如在利用氨或类似制冷剂且其中蒸发器温度为约0°F的系统中表现不佳。过热控制方法的其他缺点在于其倾向于导致过多的入口闪烁。这种入口闪烁导致蒸发器内的压力下降以及不稳定传热，并且导致从蒸发器旋管的末端排出的液体的强行膨胀。另外，该控制方法尤其在制冷剂为氨或其他低温制冷剂时显出弊端，这是由于通常从蒸发器排出非常多的液体制冷剂而需要在蒸发器下游使用大型集液器。因此，在所有的过热控制膨胀系统中，必需在效率和容量上作出妥协。上述问题已被最近研发出的一种制冷系统控制方法基本上克服，在该制冷系统控制方法中，响应于在系统蒸发器内所测量的制冷剂状态来控制蒸发器进料速率。(参见于2011年12月6日提交的专利技术名称为“通过蒸发器内的制冷剂质量控制的制冷系统”的第13/312,706号美国专利申请)。然而，仍然存在实现更高效率的强烈动机。
技术实现思路
本专利技术提供具有这种更高效率的制冷系统。在一方面，本专利技术是一种制冷系统，其包括：(a)流体密封循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，循环回路配置成使能够以液态、气态和包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在的制冷剂连续循环，蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有输入口，循坏回路还配置成(i)在压缩机内压缩气态制冷剂并在冷凝器内冷却制冷剂以获得液态制冷剂；(ii)使制冷剂从冷凝器经由每个蒸发器区域的输入口流进蒸发器中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(iii)使制冷剂从蒸发器流向压缩机；(iv)重复步骤(i)至(iii)；(v)利用设置在蒸发器内的、蒸发器输出口上游的制冷剂状态传感器测量制冷剂的状态；以及(vi)基于步骤(v)中测量出的蒸发器内的制冷剂的状态控制步骤(ii)中制冷剂向蒸发器的流动；以及(b)控制器，基于测量出的蒸发器内的处于蒸发器输出口上游的制冷剂的状态控制制冷剂向蒸发器流动的速率。在另一方面，本专利技术涉及使用制冷系统的方法，该方法包括下列步骤：(a)在压缩机内压缩气态制冷剂并在冷凝器内冷却制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从冷凝器经由每个蒸发器区域的输入口流进蒸发器中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(c)使制冷剂从蒸发器流向压缩机；(d)重复步骤(a)至(c)；(e)利用设置在蒸发器内处于输出口上游的制冷剂状态传感器来测量制冷剂的状态；以及(f)基于步骤(e)中测量出的制冷剂的状态控制步骤(b)中制冷剂向蒸发器流动的速率。附图说明通过参照以下说明、所附权利要求以及附图将更好地理解本专利技术的特征、方面和优点。图1是示出具有本专利技术特征的第一制冷系统的流程图；图2是示出具有本专利技术特征的第二制冷系统的流程图；图3是示出具有本专利技术特征的第三制冷系统的流程图；是具有本专利技术特征的第一制冷系统；图4是示出具有本专利技术特征的第四制冷系统的流程图；是具有本专利技术特征的第一制冷系统；图5是在适用于本专利技术的蒸发器内连续延伸的连续管的图示；图6是示出具有本专利技术特征的第五制冷系统的流程图；是具有本专利技术特征的第一制冷系统；以及图7是示出具有本专利技术特征的第六制冷系统的流程图；是具有本专利技术特征的第一制冷系统。具体实施方式下面的讨论详细描述了本专利技术的一个实施方式及该实施方式的若干变型。然而，这些讨论不应理解为使本专利技术受限于那些特定的实施方式。本
的技术人员也将认识到许多其他的实施方式。定义如本文中所使用，下文中的术语及其变型具有如下含义，除非在使用这些术语的上下文中清楚地指示有不同的含义。本文中使用的术语“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”以及类似的指示语旨在解释为同时涵盖单数和复数，除非上下文中对其用法另外指出。如本公开中所使用，术语“包括(comprise)”和该术语的变型，如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”并不旨在排除其他的附加物、部件、整体、成分或步骤。专利技术本专利技术是制冷系统10和用于控制制冷系统10的操作的方法。制冷系统10包括流体密封循环回路11，流体密封循环回路11包括压缩机12、冷凝器14和蒸发器18。压缩机12具有排放侧56和吸入侧57。冷凝器14具有冷凝器输出口94和至少一个冷凝器输入口92。蒸发器18具有蒸发器输出口34和至少三个蒸发器输入口36。循环回路11配置成使能够以液态、气态以及包括液态冷冻剂和气态冷冻剂的两相状态存在的制冷剂连续地循环。蒸发器18优选地包括具有输入孔32和排放孔33的至少一个连续的管22，其中输入孔32构成蒸发器输入口36中的一个，并且排放孔33构成蒸发器输出口34。在该实施方式中，至少一个连续的管22包括至少三个蒸发器区域：最上游蒸发器区域、最下游蒸发器区域和一个或多个中间蒸发器区域。每个蒸发器区域具有一个或多个蒸发器输入口36。用于最上游蒸发器区域的蒸发器输入口36a是至少一个连续的管22的输入孔32。在本专利技术中，来自冷凝器14的制冷剂划分为分开的进料流，其中一个进料流与蒸发器区域中的每个的制冷剂输入口36处于流体密封连通。循环回路11还配置成(i)在压缩机12内压缩气态的制冷剂并在冷凝器14内冷却制冷剂以获得液态的制冷剂；(ii)使制冷剂从冷凝器14经由每个蒸发器区域的输入口36流进蒸发器18中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(iii)使制冷剂从蒸发器18流到压缩机12；(iv)重复步骤(i)至(iii)；(v)利用设置在蒸发器18内处于蒸发器输出口34上游的制冷剂状态传感器44来测量制冷剂的状态；以及(vi)基于步骤(5)中所测量的蒸发器18内的制冷剂的状态来控制步骤(ii)中制冷剂向蒸发器18的流动。步骤(ii)中对制冷剂向蒸发器18的流动进行的控制由蒸发器进料速率控制器40来执行。蒸发器进料速率控制器40基于所测量的蒸发器18内处于蒸发器输出口34上游的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器18流动的速率。在本专利技术中，每个蒸发器区域内的管22的横截面积优选地小于下一个下游蒸发器区域内的管22的横截面积。另外，优选地，最上游蒸发器区域内的以及每个中间蒸发器区域内的管22的横截面积平滑且连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制制冷系统的方法，其中所述制冷系统包括设置在流体密封循环回路内的制冷剂，所述流体密封循环回路包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述制冷剂能够以液态、气态以及包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有蒸发器区域输入口，所述方法包括以下步骤：(a)压缩所述压缩机内的气态制冷剂，并在所述冷凝器内冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从所述冷凝器经由每个所述蒸发器区域的所述输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在；(c)使所述制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机；(d)重复步骤(a)至(c)；(e)通过设置在所述蒸发器内的处于所述输出口上游的制冷剂状态传感器测量所述制冷剂的状态；以及(f)基于步骤(e)中测量出的所述制冷剂的所述状态来控制步骤(b)中所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.07 US 61/937,033;2014.05.15 US 61/993,865;1.一种控制制冷系统的方法，其中所述制冷系统包括设置在流体密封循环回路内的制冷剂，所述流体密封循环回路包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述制冷剂能够以液态、气态以及包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有蒸发器区域输入口，所述方法包括以下步骤：(a)压缩所述压缩机内的气态制冷剂，并在所述冷凝器内冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从所述冷凝器经由每个所述蒸发器区域的所述输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在；(c)使所述制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机；(d)重复步骤(a)至(c)；(e)通过设置在所述蒸发器内的处于所述输出口上游的制冷剂状态传感器测量所述制冷剂的状态；以及(f)基于步骤(e)中测量出的所述制冷剂的所述状态来控制步骤(b)中所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供，以及其中，所述连续的管从最上游蒸发器区域的输入口连续且平滑地延伸至所述蒸发器的所述输出口。4.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)中对所述制冷剂的状态的测量通过多个制冷剂状态传感器来进行。5.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)中对所述制冷剂的状态的测量通过设置在每个所述蒸发器区域内的制冷剂状态传感器来进行。6.如权利要求5所述的方法，其中，步骤(f)中对所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率的控制通过单独的控制器控制所述制冷剂向每个所述蒸发器区域流动的速率来进行。7.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)中使所述制冷剂从所述冷凝器流进所述蒸发器中的步骤在设置于所述冷凝器下游且处于所述蒸发器上游的预冷却器中冷却所述制冷剂之后执行。8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)中使所述制冷剂从所述冷凝器流进所述蒸发器的步骤在预冷却器中通过与蒸发的制冷剂热接触来冷却所述制冷剂之后执行，其中所述预冷却器设置在所述冷凝器的下游且位于所述蒸发器的上游。9.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：使从所述蒸发器排出的制冷剂的一部分流向每个所述蒸发器区域的所述输入口。10.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：使从所述蒸发器排出的制冷剂的一部分经由蒸汽助推器流向每个所述蒸发器区域的所述输入口，所述蒸汽助推器操作为在所有的负荷条件下保持所述蒸发器内的两相制冷剂体积与蒸发器各自的内部体积处于均衡状态。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述冷凝器具有多个冷凝器区域，每个冷凝器区域具有冷凝器区域输入口。12.一种制冷系统，包括：(a)流体密封循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述循环回路配置成使制冷剂连续循环，所述制冷剂能够以液态、气态以及包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有输入口，所述循环回路还配置成：(i)在所述压缩机内压缩气态制冷剂并在所述冷凝器中冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂；(ii)使制冷剂从所述冷凝器经由每个所述蒸发器区域的所述输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在；(iii)使制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机；(iv)重复步骤(i)至(iii)；(v)通过设置在所述蒸发器内的处于所述输出口上游的制冷剂状态传感器来测量所述制冷剂的状态；以及(vi)基于步骤(v)中测量出的所述蒸发器内的所述制冷剂的状态来控制步骤(ii)中所述制冷剂向所述蒸发器的流动；以及(b)控制器，基于测量出的所述蒸发器内的处于所述蒸发器输出口上游的所述制冷剂的状态来控制所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率。13.如权利要求12所述的制冷系统，其中，所述蒸发器中的至少三...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·S·舍雷尔，
申请(专利权)人：PDX技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US